JP4293640B2 - 溶鉱炉のための鋼ケーブル駆動炉トップ・シュート供給装置 - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は溶鉱炉の頂部に設けた供給装置、特に溶鉱炉の頂部に設けた鋼ケーブル駆動シュート供給装置に関する。この種のシュート供給装置は、高圧または標準圧力で作動する溶鉱炉に使用することができる。これは、大量の材料を特別に分配するのに必要な種々の高炉にも適している。
発明の背景
現在、溶鉱炉には主に２種類の装入装置、つまりベル・タイプ装置とシュート・タイプ装置とがある。後者はベルなしタイプの装入装置とも呼ばれる。このようなシュート・タイプ分配装置は以下の利点を呈する。つまり、大量の材料を柔軟に分配し、非常に優れた張りを有する。したがって、シュート供給装置は提案されると間もなく、大規模溶鉱炉に広く普及していた。分配装置は、例えば英国特許第１４０３６８７号および第１４０３４６７号で開示され、ここで遊星差動変速機が提供されている。しかし、前記機構の構造は極めて複雑であり、したがって経済的コストで生産するのは容易ではない。また、その保守費用は高額である。したがって、このような分配器は広く使用されなかった。
「Hydraulically driven distributor device」と題した中国特許第８５１０９２８４号および「distributor device」と題した中国特許第８６１０４６７３号は両方とも、遊星差動変速機を伴う上述のシュート供給装置と同じ効果を有する。さらに、これらの分配装置は、生産、設置、保守および機器の投資などの点で、遊星差動変速機シュート供給装置より優れている。しかし、これらの油圧駆動装置には油圧と電気の変換について問題がある。また、油圧駆動システムは巨大であり、複雑な構造を有し、したがって投資費用が比較的高額になる。
発明の概要
したがって、本発明の目的は、構造を単純化した経済的かつ実用的な、溶鉱炉のためのシュート供給装置を提供することである。
本発明の別の目的は、溶鉱炉のための炉トップ・シュート供給装置で、先行技術の油圧駆動機構の代わりに鋼ケーブル・アセンブリ・滑車（プーリ）変速機機構が配置され、したがってシュート供給装置が単純でコンパクトな構造を有し、安定して耐久性がありながら、比較的低コストで生産できる供給装置を提供することである。さらに、その制御精度は、溶鉱炉の分配プロセスの要件を十分に満足できるほど高い。したがって、本発明によるシュート供給装置は普及するのにふさわしい。
本発明によると、溶鉱炉用の炉トップ・シュート供給装置で、主に変速機箱カバーと、前記変速機箱カバーを担持する変速機箱本体と、回転スリーブおよびチョークの冷却に使用する水を受けるため前記変速機箱本体の下に設けた水冷ベースと、垂直に並進する大型ベアリングを水平状態に維持しながら往復させるため設けた垂直並進の方向制限手段と、材料を炉室に搬送するシュート、シュートを支持する往復台および炉内である角度でシュート供給装置を回転するシュート回転システムを備える溶鉱炉の炉室に装入材料を供給するシュート分配手段とを備える炉トップ・シュート供給装置であって、さらに鋼ケーブル・アセンブリ・プーリ変速機によってシュートと回転スリーブの軸との間の角度αを特定の範囲で連続的に、または段階的に変化させるシュート振動システムを備え、前記シュート振動システムが独自にシュートを振動させることができ、シュート供給装置の回転と組み合わせてシュートを振動させることができることを特徴とする炉トップ・シュート供給装置が提供される。
本発明の一態様によると、前記シュート振動システムは、ドラグ・ケーブルを巻き付ける鋼ケーブル巻ドラムと、シュート振動運動をもたらすパワーを前記ケーブル巻ドラムに伝達するシュート振動減速歯車と、変速機箱カバーに設けた複数の上部固定プーリと、内環が回転でき、外環は上下に並進しかできない垂直並進大型軸受と、垂直並進大型軸受の裏当て輪の周囲に沿って等間隔にある複数の可動プーリとを備え、可動プーリは前記ケーブル巻ドラムから来るドラグ・ケーブルによって引っ張られ、したがって垂直並進大型軸受が上下に並進することができ、さらに、垂直並進大型軸受の裏当て輪と、クランク端部ホィール・フレームと、前記クランク端部ホィール・フレームを前記垂直並進大型軸受の内環に装着する接続シャフトと、クランクそれぞれの後部に設けられ、クランク端部ホィール・フレーム内に形成された案内溝に配置されたクランク端部ホィールと、閉ループを形成するよう、それぞれドラグ・ケーブルに引っ張られる可動プーリ、および前記上部固定プーリを通過して、垂直並進大型軸受の裏当て輪上に配置された複数の可動プーリの周囲を移動する鋼ケーブルとを備える。
さらに、前記可動プーリの数はｎで、ｎは２から４であり、変速機箱カバーに装着された上部固定プーリの対の数は２ｎで、ｎは２から４であり、変速機箱カバーに固定された可動プーリの数は２ｎで、ｎは２４である。可動プーリｎは２通りの方法で配置される。一方は同軸配置で、他方は直列平面配置である。
本発明の好ましい実施形態によると、ドラグ・ケーブルの移動方向を１回変更する固定プーリを、前記変速機箱本体の底部に設ける。
本発明の別の好ましい実施形態によると、前記ドラグ・ケーブルを引っ張るアセンブリ・プーリを設ける。アセンブリ・プーリは、２つの平行な下部固定プーリと、前記固定プーリの台座に固定された１つの可動プーリとを含む。
また、垂直並進運動の前記方向制限手段は、シュート供給装置の変速機箱本体の周辺に沿って均等に配置された複数の垂直案内柱と、垂直並進大型軸受の裏当て輪と垂直案内柱との間に配置された垂直並進運動用の複数の方向制限ローラとを含み、その数は垂直案内柱に対応し、さらに垂直並進大型軸受の裏当て輪の対応する複数の補強リブに設けた垂直並進運動の方向制限ローラの調節可能な支持部と、支持シャフトと、ローラの圧縮程度を調節する調節ねじとを含み、垂直案内柱の数は６から１２の範囲にあり、垂直並進運動の方向制限ローラは、それに応じて６から１２対で設けられ、６から１２本の補強リブも設ける。
さらに、シュート供給装置を駆動して振動させるモータはＡＣサーボ・アクチュエータによって制御されたＡＣ永久磁石サーボモータである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面を参照することにより、よりよく理解することができ、その目的および利点が当業者に明白になる。
図１は、本発明の１つの実施形態による溶鉱炉のための鋼ケーブル駆動炉トップ・シュート供給装置の略図である。
図２は、鋼ケーブルで駆動する垂直並進運動機構の立面図である。
図３は、鋼ケーブルで駆動する垂直並進運動機構の側面図である。
図４は、鋼ケーブルで駆動する垂直並進運動機構の底面図である。
発明を実施するための最良の形態
図面に示すように、本発明は溶鉱炉の頂部に設けられ、鋼ケーブルで駆動するシュート供給装置を提供する。
溶鉱炉のための炉トップ・シュート供給装置は溶鉱炉のトップ・コーンに設け、頂端で装入タンクと接続することがよく知られている。このようなシュート供給装置を使用するのは、溶鉱炉の精錬プロセスの要件に従って装入タンク内に保存した装入材料を科学的に炉内に加えるためである。
鋼ケーブル駆動のシュート供給装置は、円筒形の箱のような装置であり、シュート供給装置の中心線は溶鉱炉の中心線と一致する。装入材料は、炉の中心線に沿ってシュート供給装置の中心区域に配置されたチョークを通過し、シュート供給装置に落下する。その後、装入材料は、炉口の装入表面を摺動して、回転するシュート供給装置を通る。溶鉱炉の精錬プロセスの要件を満足するため、シュート供給装置は回転または振動できる必要がある。
図面で示すように、変速機箱が溶鉱炉のトップ・コーンに装着される。その本体８の大きいフランジをトップ・リング１７に突合わせ接続する。水冷ベース１６を、変速機箱本体８とトップ・リング１７との間に設け、その機能は、熱吸収表面を介して炉の内側から伝達した熱を運び出して、変速機箱の種々の機械的部品を正常に作動できる状態にし、高温の損傷を防止するよう、回転スリーブ３０およびチョーク３１の冷却に使用する水を受け、その上に設けた排出管を通して変速機箱本体から冷却水を排出することである。
本発明によると、炉トップ・シュート供給装置は、主に、変速機箱本体８に装着した変速機箱カバー１と、水冷ベース１６と、シュート供給装置の回転スリーブ３０と、チョーク３１と、チョークの耐水性ブッシュ３２と、垂直並進運動の方向制限手段と、独立して、または組み合わせて操作できる２つの駆動システムとを備える。
シュート供給装置の回転システムは、シュート供給装置を駆動して回転させるモータ２９と、減速歯車２８と、駆動ピニオン２６と、内環が変速機箱カバー１に固定された上部吊り軸受２７と、上部吊り軸受２７の外環に固定されたシュート供給装置の回転スリーブ３０と、耳２１と、耳２１によって回転スリーブ３０の下部に吊されたシュート供給装置往復台１９と、シュート供給装置往復台１９内に嵌合したシュート２０とを備える。
２つの対称に配置された耳２１が回転スリーブ３０から突き出し、変速機箱の中に延在する。クランク２２を、突き出した耳の各端部分に対称に設ける。前記２つのクランクは同じ長さを有し、互いに平行に延在する。クランクの角度は組立後のシュートの角度によって決定される。
また、シュート振動システムは、さらに、シュート振動アクチュエータ・モータ４と、シュート振動減速歯車３と、変速機箱カバーに設けたケーブル巻ドラム２と、ドラグ・ケーブル７と、閉リング・ケーブル１５と、下部固定プーリ１０と、垂直並進大型軸受の裏当て輪の周辺に設けた４つの可動プーリ６と、変速機箱カバー１の内側に配置され、４つの可動プーリ６に対応する８つの上部固定プーリと、固定プーリ５から来るケーブルを引きずる２つの可動プーリ９と、垂直並進大型軸受の裏当て輪１４と、垂直並進大型軸受２５とを備え、その内環は回転でき、外環は上下に並進しかできず、さらに、クランク端部ホィール・フレーム２３と、前記クランク端部ホィール・フレームを前記垂直並進大型軸受けの内環に接続する接続シャフト２４と、それぞれのクランクの後部に設け、クランク端部ホィール・フレーム２３内に形成された案内溝に配置したクランク端部ホィール３６とを備える。
クランク端部ホィール・フレーム２３は、回転スリーブ３０の中心線に沿ってピボット２４によって垂直並進大型軸受けの内環に、および端部ホィールの中心の接続線に垂直に固定されるので、ピボット２４の延長方向は端部ホィールの軸に垂直で、平面内で交差する。このような構造は自在継手の機能を有する。したがって、この構造は、クランクの長さの不整合による強力な破壊力をなくすことができ、クランクは互いに平行ではなく、耳は水平方向に延在せず、回転スリーブは垂直または同軸などではない。垂直並進大型軸受の内環は、クランク端部フレームを、回転スリーブに形成された突き溝を介して回転する垂直並進大型軸受の内環に接続するため、２つのピボットの一方に設けたローラによって回転することができる。垂直並進大型軸受の内環の回転運動は、受動的回転運動である。回転スリーブがシュートとともに回転する限り、垂直並進大型軸受の内環も回転する。
上述したシュート振動システムの大部分は、変速機箱の中に配置されるが、ケーブル巻ドラム２、減速歯車３およびアクチュエータ・モータ４は前記変速機箱の外側に配置される。減速歯車３およびアクチュエータ・モータ４は、シュート供給装置の変速機箱から離れた特殊なモータ・ハウス内に配置され、したがってモータの動作環境を改善することができ、モータのリフト時間を延長することができる。
垂直並進大型軸受を垂直に並進させるため、垂直並進運動の方向制限手段を設け、それは垂直並進大型軸受けの裏当て輪１４と、垂直並進大型軸受の裏当て輪の補強リブ３５と、垂直並進運動の方向制限ローラの調節可能な支持部１３と、垂直並進運動の方向制限ローラの調節可能な支持部の支持シャフト３３と、垂直並進運動の方向制限ローラの圧縮程度を調節する調節ねじ３４と、変速機箱本体の円筒形の壁に沿って等間隔の８本の垂直案内柱１１と、垂直並進運動のための複数の方向制限ローラ１２とを含む。
次に、シュートの回転システムの動作機構について説明する。動作時には、ピニオン２６が、アクチュエータ・モータ２９によって駆動された減速歯車２８によって回転する。ピニオン２６は上部吊り軸受２７の外環と一体化した大型歯車を回転させ、したがって大型歯車と、つまり上部吊り軸受２７の外環と同軸で互いに固定されたシュート回転スリーブ、スリーブに固定された耳２１、耳２１で吊り下げられたシュート往復台１９およびシュート往復台１９で嵌合するシュート２０が、溶鉱炉の中心線の周囲で回転する。したがって、シュートの回転が達成される。
ケーブル７は、減速歯車３およびケーブル巻ドラム２を通してシュート振動アクチュエータ・モータ４で引きずられる。次に、ケーブル７は下部固定プーリ１０、可動プーリ９および上部固定プーリ５を介して、垂直並進大型軸受の裏当て輪の可動プーリ６を引きずる。したがって、垂直並進大型軸受２５は、クランク端部ホィール・フレーム２３が上下に移動するよう上下に運動する。したがって、クランク２２は、シュート往復台１９が耳２１を中心に回転する間、耳２１を中心に回転するよう、クランク端部ホィール３６を介して引っ張られる。回転角度は０°から６０°の範囲である。シュート２０の垂直位置は０°に設定される。したがって、シュート２０はαの角度で振動する。シュート２０の上向きのスイングは、ケーブル７を引っ張ることによって獲得され、下向きのスイングはそれ自体の重力によって獲得される。シュートの自然の吊り下げられた平衡点で、シュートは、垂直並進大型軸受２５の錘、垂直並進大型軸受の裏当て輪１４、クランク端部ホィール・フレームなどによってαが０°になるまで強制的に落下する。つまり、シュートは垂直位置になる。
シュート２０を回転することができる。同時に、シュート２０は、垂直並進大型軸受２５の上下の直線運動を、耳を中心としたシュート往復台１９およびクランクのスイングに変換することによって、スイングすることができる。シュート２０の回転は、シュート２０の振動運動から独立した別個の運動である。しかし、これらの運動は別個に、または組み合わせて実行することができる。２つの運動の交差点は、垂直並進大型軸受２５の玉である。
垂直並進大型軸受２５を滑らかかつ安定して上下運動させるため、８本の垂直案内柱および並進運動のための８つの調節可能な方向制限ローラと１２で構成された制限手段の他に、垂直並進大型軸受２５の裏当て輪の円周方向張力を均等にすることが非常に必要である。このため、以下の措置を執る。１．４つの可動プーリ６を垂直並進大型軸受２５の裏当て輪の周辺に均等に固定する。２．４対の上部固定プーリ５を、対応する変速機箱カバー１上に配置する。ケーブルを４対の上部固定プーリ５に通し、垂直並進大型軸受２５の裏あて輪の４つの可動プーリ６に巻いて、閉リング・ケーブル１３が形成されるようにする。閉リング・ケーブルが４つの上部固定プーリを通ると、４つの側部が形成される。２つの対向する側部が、変速機箱カバー１上にまとめて配置された２対の固定プーリに向かって引かれ、次にケーブル巻ドラム２から巻いたケーブル７によって引かれ、したがって可動プーリ９が閉リング・ケーブル１５を引っ張る。このように、閉リング・ケーブル１５が、垂直並進大型軸受２５の裏当て輪の可動プーリ６を引っ張り、したがって４つの可動プーリ６はそれぞれ、閉リング・ケーブル１５の作用を受け、同期式に作動する。ケーブル７の２つの引っ張り方法を以下で説明する。一方は、ケーブル７が１回だけ伸張方向を変更し、ケーブル巻ドラム２に直接巻き付くよう、固定プーリ１０を変速機箱本体８の下部分に配置する。他方の引っ張り方法は、下部固定プーリ１０の数が２で、さらなる可動プーリを可動プーリ９に配置するようなアセンブリ・プーリを配置することである。ケーブル７は、このようなアセンブリ・プーリを通ると何回も伸張方向を変化させ、したがって引っ張り力が前者の方法の４分の１に減少し、ケーブル７の巻き取り長さは３倍に増加し、ケーブル巻ドラム２の巻数も３倍に増加する。したがって、シュート振動アクチュエータ・モータ４のパワーを減少させ、シュートの位置決め精度を改良することができる。
ケーブル巻ドラム２はＡＣ永久磁石数値制御サーボモータによって駆動される。このような種類のモータは良好な速度調製性能を有するので、ケーブル変速機機構によって実行されるシュート振動の制御精度は、先行技術の振動位置決め精度より優れている。
好ましい実施形態について図示し、説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変形および置換を実行することができる。したがって、本発明を、限定しない例証的な方法で説明してきたことが理解される。
産業上の用途
本発明は以下の利点を有する。
１．鋼ケーブル・アセンブリ・プーリ変速機機構を使用することにより、垂直並進軸受が、詰まりやクリープなく安定して滑らかに移動するよう固定することができ、したがって先行技術の問題、つまり３つの油圧シリンダを同期させる必要があるという問題を完全に解決することができる。
２．遊星差動変速機または油圧変速機と比較すると、本発明によるシュート供給装置の構造は、低コストで製造することができる。というのは、この構造の方が単純であり、保守が容易だからである。さらに、本発明のシュート供給装置は最高の信頼性を有する。
３．精密数値制御機械に使用するＡＣサーボ・アクチュエータを、シュート振動システムの駆動に使用する。油圧変速機または普通のモータ・ドライブと比較すると、電気と油圧の変換がないので、位置決め精度が高い。本発明のシュート供給装置には、モータが大きく一定した出力トルクを有し、体積が小さく、保守不要であり、本発明のシュート振動システムには過負荷を繰り返すことができ、低速での動作性能が良好であり、ノイズが低く、埃っぽい環境や高温または多湿の環境での作業など、過酷な条件での作動に適し、一体化された一つの装置として、取付け、保守及び完全な保護をすることが容易となる利点を有する。
４．先行技術の振動システムの油圧ステーションを削除したので、本発明のシュート供給装置の機器が軽量化され、したがって投資額が減少する。
５．要約すると、本発明による炉トップ・シュート供給装置は耐久性があり、安定し、単純化され、コンパクト化した構造で、コストが経済的である。また、その制御精度は、溶鉱炉の分配プロセスの要件を十分満足できるほど高い。したがって、本発明によるシュート供給装置は、普及するのにふさわしい。

Claims (9)

1. 溶鉱炉に使用する炉トップ・シュート供給装置であって、
   変速機箱カバー（１）と、
   前記変速機箱カバーを担持する変速機箱本体（８）と、
   回転スリーブ（３０）および流れ調節管（３１）の冷却に使用する水を受けるため前記変速機箱本体の下に設けた水冷ベース（１６）と、
   垂直並進大型軸受（２５）をその水平状態を保ちながら垂直方向に往復させるために設けた垂直並進運動の方向制限手段と、
   装入材料を溶鉱炉の炉室に供給するため、装入材料を前記炉室に搬送するシュート（２０）、および前記シュートを支持する往復台（１９）を備えるシュート分配手段と、
   炉内で前記シュートを特定の角度で回転させるシュート回転システムとを備え、
   さらに、鋼ケーブルと複数の滑車によって前記シュート（２０）と前記回転スリーブの軸との間の角度（α）を特定の範囲で連続的に、または段階的に変化させるシュート振動システムを備え、前記シュート振動システムが前記シュートを独立に振動させる又は、前記シュートの回転と組み合わせて前記シュートを振動させることのいずれも可能であることを特徴とする炉トップ・シュート供給装置。
2. 前記シュート振動システムが、
   ドラグ・ケーブル（７）を巻き付ける鋼ケーブル巻ドラム（２）と、
   シュート振動運動から発生したパワーを前記ケーブル巻ドラムに伝達するシュート振動減速歯車（３）と、
   前記変速機箱カバー（１）に設けた複数の上部固定滑車（５）と、
   内環が回転できるが外環は上下方向に並進しかできない垂直並進大型軸受（２５）と、
   前記垂直並進大型軸受の前記裏当て輪の周囲に沿って等間隔にある複数の可動滑車（６）とを備え、可動滑車は前記ケーブル巻ドラムから来るドラグ・ケーブル（７）によって引っ張られ、したがって前記垂直並進大型軸受が上下に並進することができ、さらに、
   前記垂直並進大型軸受の前記裏当て環と、
   前記クランク（２２）の端部のクランク端部ホィールを支持するフレーム（２３）を前記垂直並進大型軸受の内環に装着する接続シャフト（２４）と、
   クランクそれぞれの後部に設けられ、前記クランク端部ホィール・フレーム（２３）内に形成された案内溝に配置されたクランク前記端部ホィール（３６）と、
   前記ドラグ・ケーブル（７）に引っ張られる可動滑車（９）と、
   ループを形成するよう、前記上部固定滑車（５）を通過して、前記垂直並進大型軸受の前記裏当て環上に配置された複数の可動滑車（６）の周囲を移動する鋼ケーブルとを備える、請求項１に記載の炉トップ・シュート供給装置。
3. 前記可動滑車（９）の数がｎで、ｎは２から４であり、前記変速機箱カバーに装着された２ｎ対の前記上部固定滑車（５）があり、ｎは２から４であり、前記可動滑車の数が２ｎで、ｎは２４である、請求項２に記載の炉トップ・シュート供給装置。
4. 前記可動滑車（９）が２通りの方法、つまり一方は同軸配置で、他方は直列平面配置で配置される、請求項２または３に記載の炉トップ・シュート供給装置。
5. 前記ドラグ・ケーブル（７）の移動方向を１回変更する固定滑車（１０）を、前記変速機箱本体（８）の底部に設ける、請求項２に記載の炉トップ・シュート供給装置。
6. 前記ドラグ・ケーブルを引っ張るアセンブリ滑車を設け、これが、２つの平行な下部固定滑車（１０）と、前記固定滑車（９）の台座に固定された１つの可動滑車とを含む、請求項２に記載の炉トップ・シュート供給装置。
7. 前記垂直並進運動の方向制限手段が、前記シュート供給装置の前記変速機箱本体（８）の周辺の周りに均等に配置された複数の垂直案内柱（１１）と、垂直並進大型軸受の前記裏当て環（１４）と垂直案内柱（１１）との間に配置された垂直並進運動用の複数の方向制限ローラ（１２）とを含み、その数は垂直案内柱に対応し、さらに垂直並進大型軸受の前記裏当て環（１４）の対応する複数の補強リブ（３５）に設けた前記垂直並進運動の方向制限ローラの調節可能な支持部（１３）と、支持シャフト（３３）と、前記ローラの圧縮程度を調節する調節ねじ（３４）とを含む、請求項１に記載の炉トップ・シュート供給装置。
8. 前記垂直案内柱（１１）の数が６から１２の範囲にあり、前記垂直並進運動の方向制限ローラ（１２）が、それに応じて６から１２対で設けられ、６から１２本の補強リブ（３５）も設けられる、請求項７に記載の炉トップ・シュート供給装置。
9. シュート供給装置を駆動して振動させるアクチュエータ・モータ（４）が、ＡＣサーボ・アクチュエータによって制御されたＡＣ永久磁石サーボモータである、請求項１に記載の炉トップ・シュート供給装置。

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